Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

14.6. ДЕСОРБЦИЯ
Юқори фаолликка эга бўлган адсорбентлар қимматбаҳо материаллар қаторига киради, шу сабабли улардан бир неча маротаба фойдаланиш лозим. Бунинг учун адсорбция жараёнидан сўнг адсорбент регенерация қилинади, яъни унда ютилган модда ажратиб чиқарилади. Адсорбцияга тескари бўлган жараён десорбция деб аталади.
Адсорбент қуйидаги усуллар ёрдамида регенерация қилиниши мумкин: 1) адсорбентнинг ҳароратини ошириш ёки унинг устидаги босимни камайтириш; 2) адсорбент қатлами орқали иситилган газ ёки қиздирилган буғни ҳайдаш; 3) адсорбентда ютилган компонентларни адсорбцион хоссаси юқори бўлган бошқа модда ёрдамида сиқиб чиқариш.
Ҳарорат қанча юқори бўлса десорбция жараёни шунча тез ва тўла боради. Ҳароратни тўғри танлаш катта аҳамиятга молик. Танланган ҳарорат ютилган компонентларни адсорбентдан тўла ажратиб чиқаришни ва адсорбентнинг ўта қизиб, парчаланиб кетмаслигини таъминлаши зарур. Регенерация пайтида адсорбентнинг фаоллиги бироз камаяди.
Юқори ҳароратларда осон парчаланиб кетадиган моддаларни десорбция қилишда бошқа модда ёрдамида сиқиб чиқариш усулини қўллаш мақсадга мувофиқ бўлади. Бундай усулдан ҳарорат 40-80⁰С бўлганда фойдаланиш яхши самара беради.
Хар бир шароит учун тегишли ҳарорат чегаралари қабул қилинади. Масалан, газларни цеолитлар ёрдамидан қуритилгандан сўнг, десорбция жараёни (намликни адсорбентдан ажратиб чиқариш) ни амалга ошириш учун ҳарорат 300-400⁰С дан ортмаслиги керак.
Адсорбентни тўла регенерация қилиш учун десорбциядан кейин адсорбентни қуритиш ва сўнгра совитиш зарур. Шундан сўнг адсорбциянинг янги циклини бошлаш мумкин.
Десорбция жараёни адсорбцияга кўра анча юқори ҳароратларда олиб борилади, шу сабабдан десорбциянинг вақти адсорбцияникига нисбатан кам бўлади.


14.7. АДСОРБЕРЛАРНИ ҲИСОБЛАШ
Даврий ишлайдиган адсорберлар. Бундай ускуналар ҳисобланилганда уларнинг диаметри ва баландлиги топилади. Ўзгармас қатламли адсорбернинг диаметри қуйидаги тенглама орали аниқланади:
, (14.13)
бу ерда V – адсорбент қатламидан ўтаётган газ аралашмаси ёки эритманинг ҳажмий сарфи; ω₀ – газ аралашмаси ёки эритманинг ускунанинг бўш кесимига нисбатан олинган мавҳум ёки келтирилган тезлиги.
Газ аралашмаси (ёки эритма) нинг мавҳум тезлигини тўғри танлаш муҳим аҳамиятга эга. Агар адсорбция жараёнининг жадаллиги ташқи дифузиянинг тезлиги орқали белгиланса, ω₀ нинг ортиши билан адсорбция тезлиги кўпаяди, бироқ бир вақтнинг ўзида оқимни адсорбент қатлами орқали ўтказиш учун зарур бўлган энергия сарфи ортади. Шу сабабдан ҳар бир аниқ шароит учун ω₀ нинг мақбул қиймати топилади. Саноат миқёсида ω₀ нинг қиймати 0,3 м/с дан ортмайди.
Адсорбернинг баландлигини аниқлаш адсорбент қатламининг баландлиги Н ни аниқлаш билан боғлиқ. Қатламнинг баландлиги қуйидаги тенглама орқали топилади:
Н = U (τ_a + τ₀) , (14.14)
бу ерда U – қатламдаги бир хил концентрацияли адсорбция фронти (ёки модда ўтказиш зонаси) ҳаракатининг тезлиги; τ_a – қатламнинг адсорбцион ҳимоя қилиш вақти; τ₀ – қатламни ҳимоя қилиш вақтининг йўқолиши.
Модда ўтказиш зонасининг ўзгармас тезлиги моддий баланс тенгламасига асосан қуйидаги ифода орқали аниқланади:
, (14.15)
бу ерда – адсорбтивнинг оқимдаги дастлабки ҳажмий концентрацияси С_б билан мувозанатда бўлган адсорбент қатламининг ҳажм бирлигидаги адсорбтивнинг концентрацияси; ε – адсорбент қатламидаги эркин ҳажмнинг улуши.
Адсорбция жараёнининг самарадорлиги адсорбент қатламига газ аралашмаси берилгандан тортиб, то тегишли компонентнинг адсорбентда ютилмасдан қатламнинг ташқи четида пайдо бўлиш моментигача кетган вақт билан ҳам белгиланади. Вақтнинг ушбу қиймати қатламнинг ютилаётган моддага нисбатан адсорбцион ҳимоя қилиш вақти деб юритилади. Қатламнинг ҳимоя қилиш вақти τ_a ни Н.А. Шилов ва унинг ходимлари томонидан таклиф этилган эмпирик тенглама орқали топиш мумкин (14.7-расм):
τ_a = КН – τ₀ . (14.16)
бу ерда К=1/U – қатламнинг ҳимоя қилиш коэффициенти, Кω₀ = const.
14.7-расмдан яққол кўриниб турибдики τ_a нинг Н дан боғлиқлиги силлиқ эгри чизиқни ташкил этиб, адсорбция фронти параллел ҳолатда силжиган пайтда тўғри чизиқ кўринишини эгаллайди. Ушбу тўғри чизиқ оғиш бурчагининг тангенси қатламнинг ҳимоя қилиш коэффициентига тенг бўлади, яъни tg =К.



14.7-расм. Қатламнинг адсорбцион ҳимоя қилиш вақти τ_а нинг адсорбент қатлами баландлиги Н дан боғлиқлиги.

Амалий ҳисоблашларда қатламни ҳимоя қилиш вақтининг йўқолиши τ₀ нинг қиймати тажриба натижалари асосида олинган қуйидаги тахминий боғлиқлик ёрдамида аниқланади:

τ₀ ≈ 0,5 , (14.17)
бу ерда Н₀ – модда ўтказиш зонасининг баландлиги.
Модда ўтказиш зонасининг баландлиги қуйидаги тенглама орқали ҳисобланади:
, (14.18)
бу ерда n_oy – газ (ёки суюқлик) фазаси бўйича ҳисобланган умумий ўтказиш сони; К_уu – газ (ёки суюқлик) фазаси бўйича ҳисобланган модда ўтказишнинг ҳажмий коэффициенти.
Қатламни ҳимоя қилиш вақтининг йўқолиши τ₀ ни камайтириш учун газ аралашмасини қатламга бир меъёрда берилишини таъминлаш ва унинг адсорбент заррачаларини айланиб ўтиш шарт-шароитларини яхшилаш керак. Масалан, адсорбция жараёнини мавҳум қайнаш ҳолатида олиб борилганда шароитни шундай танлаш мумкинки, бунда τ₀ минимал қийматга эга бўлади.